DE3108342C2 - Dynamic shift register circuit - Google Patents
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Abstract
Eine erfindungsgemäße dynamische Schieberegisterschaltung weist eine Eingangs- und eine Ausgangsklemme auf. Weiterhin enthält sie eine erste, an die Eingangsklemme angeschlossene Übertragungs-Torschaltung (11) zur Abnahme eines Eingangssignals und zur Übertragung desselben unter der Steuerung eines ersten Taktsignals, einen Umsetzer (12) zum Invertieren des Pegels eines Ausgangssignals der ersten Übertragungs-Torschaltung (11), eine an den Umsetzer (12) angeschlossene zweite Übertragungs-Torschaltung (13) zur Abnahme eines Ausgangssignals des Umsetzers (12) und zur Übertragung des Ausgangssignals unter der Steuerung eines zweiten Taktsignals, das einen dem ersten Taktsignal entgegengesetzten Pegel besitzt, einen Signalfolgerkreis (14) zur Lieferung eines Ausgangssignals mit einem Pegel, welcher dem Pegel des Ausgangssignals der ersten Übertragungs-Torschaltung (11) nachfolgt, und eine mit zwei Stromquellenspannungen verbundene Logikschaltung (Q ↓1, Q ↓2, C). Die Logikschaltung (Q ↓1, Q ↓2, C) wird durch ein Ausgangssignal des Signalfolgerkreises (14) aktiviert, und sie liefert eine Invertier- bzw. Umsetzerfunktion in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal der zweiten Übertragungs-Torschaltung (13). Die Logikschaltung (Q ↓1, Q ↓2, C) umfaßt ein Kapazitäts- bzw. Kondensatorelement (C), dessen eine Klemme mit der Ausgangsklemme des Signalfolgerkreises (14) verbunden ist, während seine andere Klemme an die Ausgangsklemme des dynamischen Schieberegisters angeschlossen ist.A dynamic shift register circuit according to the invention has an input and an output terminal. It also contains a first transmission gate circuit (11) connected to the input terminal for taking an input signal and transmitting it under the control of a first clock signal, a converter (12) for inverting the level of an output signal of the first transmission gate circuit (11) , a second transmission gate circuit (13) connected to the converter (12) for taking an output signal of the converter (12) and for transmitting the output signal under the control of a second clock signal which has a level opposite to the first clock signal, a signal follower circuit (14 ) for supplying an output signal with a level which follows the level of the output signal of the first transmission gate circuit (11), and a logic circuit (Q ↓ 1, Q ↓ 2, C) connected to two power source voltages. The logic circuit (Q ↓ 1, Q ↓ 2, C) is activated by an output signal from the signal follower circuit (14), and it provides an inverting or converter function as a function of an output signal from the second transmission gate circuit (13). The logic circuit (Q ↓ 1, Q ↓ 2, C) comprises a capacitance or capacitor element (C), one terminal of which is connected to the output terminal of the signal follower circuit (14), while its other terminal is connected to the output terminal of the dynamic shift register .
Description
gekennzeichnet durchmarked by
einen Signalfolgerkreis (14) zur Lieferung eines Ausgangssignals eines Pegels, der dem Pegel des Ausgangssignals der ersten Ütertragungs-Torschaltungseinheit (11) folgt, unda signal follower circuit (14) for providing an output signal of a level which corresponds to the level of the Output signal of the first transmission gate unit (11) follows, and
eine an eine erste und eine zweite Stromquellenspannung angeschlossene Logikschaltung (Qi, Q 2, C), die durch ein Ausgangssignal des Signalfolgerkreises (14) f'-ti vierbar ist und eine Invertier- bzw. Umsetzerfunktion in Abhängigkeit von einem Ausgangssignal der zweiten Übertragungs-Torschaltungseinheit (13) zu gewährleisten vermag. a logic circuit (Qi, Q 2, C) connected to a first and a second power source voltage, which can be converted by an output signal of the signal follower circuit (14) f'-ti and an inverter or converter function depending on an output signal of the second transmission Gating unit (13) is able to ensure.
2. Schieberegisterschaltung nach Anspruch 1, η dadurch gekennzeichnet, daß die Logikschaltung (Q 1. Qt C)einen ersten MOS-Transistor (Q X), der mit der einen Klemme an die erste Stromquellenspannung und mit der anderen Klemme an die Ausgangsklemme (OUT) angeschlossen ist und dessen Gate-Elektrode zur Abnahme eines Ausgangssignals des Signalfolgerkreises (14) geschalte' ist. und einen zweiten MOS-Transistor (Q 2), der mit der einen Klemme an die zweite Stromquellenspannung und mit der anderen Klemme an die Ausgangsklemme (OUT) angeschlossen ist und dessen Gate-Elektrode zur Abnahme eines Ausgangssignals der zweiten Übertragungs-Torschaltungseinheit (13) geschaltet ist. aufweist.2. Shift register circuit according to claim 1, η characterized in that the logic circuit (Q 1. Qt C) has a first MOS transistor (QX) which is connected to the first power source voltage with one terminal and to the output terminal (OUT) with the other terminal is connected and whose gate electrode is switched to pick up an output signal of the signal follower circuit (14). and a second MOS transistor (Q 2), one terminal of which is connected to the second power source voltage and the other terminal of which is connected to the output terminal (OUT) and the gate electrode of which is connected to receive an output signal of the second transmission gate unit (13) is switched. having.
3. Schieberegisterschaltung nach Anspruch 2. so dadurch gekennzeichnet, daß die Logikschaltung (Q 1, Q 2. C) außerdem ein Kapazitäts- bzw. Kondensatorelement (CC) aus einem dritten MOS-Transistor (Q 9) aufweist, dessen Gate-Elektrode mit der Gate-Elektrode des ersten MOS-Transistors (Q I) verbunden ist und dessen Drain- und Source-Elektroden an die Ausgangsklemme (OUT) angeschlossen sind.3. Shift register circuit according to claim 2, characterized in that the logic circuit (Q 1, Q 2. C) also has a capacitance or capacitor element (CC) from a third MOS transistor (Q 9), the gate electrode with the gate electrode of the first MOS transistor (Q I) is connected and its drain and source electrodes are connected to the output terminal (OUT) .
4. Schieberegisterschaltung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der .Signalfolgerkreis (14) ein Source-Folgerkreis (Q 7, QS) ist.4. Shift register circuit according to claim 1, characterized in that the signal follower circuit (14) is a source follower circuit (Q 7, QS) .
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Die Erfindung betrifft eine dynamische Schieberegislerschaltung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a dynamic shift register circuit according to the preamble of claim 1.
Eine derartige Schaltung zur Erzeugung von Abfragetmpulsen mit einer Eingangsklemme, einer AusgangskJemme. einer an die Eingangsklemme angeschlossenen ersten Obertragungs-Torschaltungseinheit zur Abnahme eines Eingangssignals und zur Übertragung desselben unter Steuerung eines ersten Taktsignals, einem Umsetzer zum Invertieren des Pegels eines Ausgangssignals der ersten Übertragungs-Torschaltungseinheit und einer an den Umsetzer angeschlossenen zweiten Übertragungs-Torsehaltungseinheit zur Abnahme eines Ausgangssignals des Umsetzers und zur Übertragung dieses Ausgangssignals unter der Steuerung eines zweiten Taktsignals ist aus der DE-OS 29 23 746 bekannt Damit soll eine Schaltung zur -Urzeugung von Abfrageimpulsen geschaffen werden, die einfach im Aufbau ist und eine geringe Anzahl von Bauelementen in jeder Stufe benötigtSuch a circuit for generating interrogation pulses with an input terminal, an output terminal. one connected to the input terminal first transmission gate unit for acceptance an input signal and for the transmission of the same under control of a first clock signal, a converter for inverting the level of an output signal of the first transmission gate unit and a second transmission gatekeeper connected to the converter Acceptance of an output signal of the converter and for the transmission of this output signal under the control a second clock signal is known from DE-OS 29 23 746 So that a circuit for - Generation of interrogation pulses which is simple in construction and a small number of Components required in each stage
Außerdem wurden bereits verschiedene dynamische Schieberegisterschaltungen diskutiert, welche Eingangsdaten dynamisch festhalten bzw. speichern und die Kapazitäten der Gate-Kondensatoren von MOS-Transistoren ausnutzen. Allgemein verwendete Schieberegisterschaltungen dieser Art sind ein »verhältnisloses« dynamisches Schieberegister und eine Schieberegisterschaltung aus einem sogenannten E/D-Umsetzer (Anreicherungs/Verarmungs-Umsetzer) und einer mit diesem in Kaskade geschalteten Übertragungs-Torschaltung. Der E/D-Umsetzer enthält einen als Lasttransistor dienenden MOS-Transistor vom Verarmungstyp und einen als Ansteuertransistor dienenden MOS-Transistor vom Anreicherungstyp.In addition, various dynamic shift register circuits have already been discussed which input data hold or store dynamically and the capacitances of the gate capacitors of MOS transistors exploit. Commonly used shift register circuits of this type are a "proportionless" dynamic shift register and a shift register circuit consisting of a so-called E / D converter (Enrichment / depletion converter) and a transmission gate circuit connected in cascade with this. The E / D converter includes a depletion type MOS transistor serving as a load transistor and an enhancement type MOS transistor serving as a driving transistor.
Die mit einem E/D-Umsetzer versehene Schieberegisterschaltung hat zwangsläufig eine Gleichstromstrekke. so daß sie einen hohen Stromverbrauch aufweist. Das verhältnislose dynamische Schieberegister hat ebenfalls Nachteile: seine Ausgangsspannung kann nicht auf die Stromquellenspannung angehoben werden, und das Schieberegister vermag nicht ein Ausgangssignal ausreichender Größe abzogebeti.The shift register circuit provided with an E / D converter inevitably has a direct current line. so that it has a high power consumption. The ratioless dynamic shift register also has disadvantages: its output voltage can cannot be raised to the power source voltage, and the shift register cannot provide an output signal sufficient size deductible.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine dynamische Schieberegisterschaltung zu schaffen, die nur einen geringen Strombedarf besitzt und dennoch ein Ausgangssignal ausreichend großer Amplitude zu liefern vermag.It is therefore an object of the invention to provide a dynamic shift register circuit that has only one has a low power requirement and yet to deliver an output signal of sufficiently large amplitude able.
Diese Aufgabe wird bei einer dynamischen Schieberegisierschaltung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches I erfindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnenden Teil angegebenen Merkmale gelöst.This task is performed in a dynamic shift register circuit according to the preamble of claim I solved according to the invention by the features specified in its characterizing part.
Die Erfindung ermöglicht so eine dynamische Schieberegisterschaltung, die sich infolge des Signalfolgerkreises und der Logikschaltung durch einen geringen Strombedarf auszeichnet und dennoch ein Ausgangssignal mit ausreichend großer Amplitude abgeben kann.The invention thus enables a dynamic shift register circuit that changes as a result of the signal follower circuit and the logic circuit is characterized by a low power requirement and still has an output signal can deliver with a sufficiently large amplitude.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 4 angegeben.Advantageous further developments of the invention are specified in claims 2 to 4.
Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigtIn the following a preferred embodiment of the invention is explained in more detail with reference to the drawing. It shows
F i g. I ein Blockschaltbild einer dynamischen Schieberegisterschaltung mit Merkmalen nach der Erfindung,F i g. I is a block diagram of a dynamic shift register circuit with features according to the invention,
Fig.2 ein detailliertes Schaltbild der dynamischen Schieberegisterschaltung gemäß F ig. 1 undFig.2 is a detailed circuit diagram of the dynamic Shift register circuit according to FIG. 1 and
Fig.3A bis 3H Zeitsteuer- bzw. Taktdiagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 2.3A to 3H timing diagrams for Explanation of the mode of operation of the circuit according to FIG. 2.
Die in Fig. I dargestellte dynamische Schieberegisterschaltung umfaßt eine Übertragungs-Torschaltung 11. einen Umsetzer 12. eine weitere Übertrasunes-Tnr-The dynamic shift register circuit shown in FIG comprises a transmission gate circuit 11. a converter 12. a further transmission trasunes-Tnr-
schaltung 13 und einen Signalfolgerkreis 14. Die Übertragungs-Torschaltung 11 wird durch einen Taktimpuls Φ zur Steuerung eines Eingangssignals angesteuert Dies bedeutet daß die Torschaltung 11 das Auslesen und Einschreiben des Eingangssignal unter der Steuerung des Steuer-Taktsignals Φ steuert Ein Ausgangssignal der Torschaltung 11 wird dem Umsetzer 12 eingegeben und durch diesen in seinem Pegel invertiert Ein Ausgangssignal des Umsetzers 12 wird der Übertragungs-Torschaltung 13^ zugeführt, die durch einen Steuer-Taktsignalimpuls Φ angesteuert wird, dessen Pegel demjenigen des Steuer-Taktsignals Φ entgegengesetzt ist Unter der Steuerung durch das Steuer-Taktsignal Φ überträgt die Torschaltung 13 das Ausgangssignal des Umsetzers 12.circuit 13 and a signal follower circuit 14. The transmission gate circuit 11 is triggered by a clock pulse Φ controlled to control an input signal This means that the gate circuit 11 the Reading out and writing of the input signal under the control of the control clock signal Φ controls On The output signal of the gate circuit 11 is input to the converter 12 and its level through this inverted An output signal of the converter 12 is fed to the transmission gate circuit 13 ^, which is through a control clock signal pulse Φ is driven, the level of which corresponds to that of the control clock signal Φ is opposite Under the control of the control clock signal Φ, the gate circuit 13 transmits the Output signal of the converter 12.
Das Ausgangssignal der Übertragungs-Torschaltung Il wird auch dem Signalfolgerkreis 14 eingespeist der so ausgelegt ist daß er einem Signal nachfolgt das von der Torschaltung 11 in deren Durchschaltzustand erzeugt wird. Genauer gesagt: der Pegel des Ausgangssignal des Signalfolgerkreises 14 ändert sich in Abhängigkeit vom Pegel des Ausgangssignals der durchgeschalteten Torschaltung 11. Wenn die To. schaltung 11 sperrt, wird das Ausgangssignal des Signilfolgerkreises 14 auf einem Bezugspotential, d. h. Massepotential gehalten. Das Ausgangssignal des Signalfolgerkreises 14 wird an die Gate-Elektrode eines n-Kanal-MOS-Transistors Q\ vom Anreicherungstyp angelegt der an der einen Seite zur Aufnahme einer Spannung + Vdd geschaltet und an der anderen Seite mit einer Ausgangsklemme OUT der dynamischen Schieberegisterschaltung verbunden ist Das Ausgangssignal der Übertragungs-Torschaltung 13 wird an die Gate-Elektrode eines n-Kanal-MOS-Transistors Qi vom Anreicherungstyp angelegt der an der einen Seite an Massepotential liegt und an der anderen Seite mit der Ausgangsklemme OUT verbunden ist.The output signal of the transmission gate circuit II is also fed to the signal follower circuit 14 which is designed so that it follows a signal that is generated by the gate circuit 11 in its switched-through state. More precisely: the level of the output signal of the signal follower circuit 14 changes depending on the level of the output signal of the gate circuit 11. When the To. circuit 11 blocks, the output signal of the signal follower circuit 14 is held at a reference potential, ie ground potential. The output signal of the signal follower circuit 14 is applied to the gate electrode of an n-channel enhancement type MOS transistor Q \ which is connected on one side to receive a voltage + Vdd and on the other side to an output terminal OUT of the dynamic shift register circuit The output signal of the transmission gate circuit 13 is applied to the gate electrode of an n-channel enhancement type MOS transistor Qi which is grounded on one side and connected to the output terminal OUT on the other side.
Zwischen Gate- und Source-Elektrode (d. h. Klemme OUT) des Transistors Q) ist ein Kondensator C eingeschaltet. Der Kondensator C kann aber auch weggelassen we. Jen. weil zwischen Gate- und Source-Elektrode des Transistors Q\ ein parasitärer Kondensator vorhanden ist. Vorzugsweise wird jedoch der Kondensator CaIs solcher vorgesehen, um das Potential an der Klemme OUT einwandfrei auf die Stromquellenspannung Vm anzuheben.A capacitor C is connected between the gate and source electrodes (ie terminal OUT) of the transistor Q). The capacitor C can also be omitted. Jen. because a parasitic capacitor is present between the gate and source electrodes of the transistor Q \. However, the capacitor CaIs is preferably provided in such a way that the potential at the terminal OUT is properly raised to the power source voltage Vm .
Im folgenden ist die Arbeitsweise der dynamischen Schieberegisterschaltung beschrieben.The following describes the operation of the dynamic shift register circuit.
Es sei angenommen, daß die Eingangsimpedanz des MOS-Transistors Q hoch ist und das Ausgangssignal der Übertragungs-TorschaltuHg 13 daher dynamisch auf einem hohen Pegel gehalten wird. Wenn ein Hochpegel-Eingangssignal in die Übertragungs-Torschaltung U eingespeist wird, während der Pegel des Steuer-Taktsignals Φ hoch bleibt, d. h. zum Beispiel auf dem Pegel der Stromquellenspannung + Vm liegt, erhält dasAusgangslignal des Signalfolgerkreises 14 einen hohen Pegel. Zu diesem Zeitpunkt besitzt das Steuer-Taktsignal Φ einen niedrigen Pegel, und die Torschaltung 13 bleibt im Sperrzustand. Trotzdem wird der Ausgangssignalpegel der Torschaltung H auf einem hohen Wert gehalten. Der Transistor Qi ist daher durchgeschaltet. Demzufolge besitzt das Ausgangssignal an der Ausgangsklemme OUT einen niedrigen Pegel, d.h. Massepotential oder -pegel. Unter diesen Bedingungen liegt der Kondensator C an einer Spannung V„ die dem Unterschied zwischen der Stromquellenspannung V1/,/ und der Summe aus den Spannungsu-Wällen an den Schaltkreisen 11 und 14 entsprichtAssume that the input impedance of the MOS transistor Q is high and therefore the output of the transmission gate 13 is dynamically maintained at a high level. If a high-level input signal is fed into the transmission gate circuit U while the level of the control clock signal Φ remains high, that is to say, for example, at the level of the power source voltage + Vm , the output signal of the signal follower circuit 14 is given a high level. At this point in time, the control clock signal Φ has a low level and the gate circuit 13 remains in the blocking state. Nevertheless, the output signal level of the gate circuit H is kept high. The transistor Qi is therefore switched on. As a result, the output signal at the output terminal OUT has a low level, that is to say ground potential or level. Under these conditions, the capacitor C is at a voltage V ″ which corresponds to the difference between the power source voltage V 1 /, / and the sum of the voltage u-waves at the circuits 11 and 14
Wenn ein Ausgangssignal niedrigen Pegels des Umsetzers 12 in die Torschaltung 13 eingespeist wird, während der Pegel des Steuer-Taktsignals Φ hoch bleibt geht der Transistor Qt in den Sperrzustand über. Infolgedessen besitzt das an der Ausgangsklemme OUT auftretende Ausgangssignal einen hohen Pegel. Daraufhin erhöht sich der Pegel des Ausgangssignals des Signalfolgerkreises 14 praktisch auf die Summe derIf a low level output signal of the converter 12 is fed into the gate circuit 13 while the level of the control clock signal Φ remains high, the transistor Qt goes into the blocking state. As a result, the output signal appearing at the output terminal OUT has a high level. Thereupon the level of the output signal of the signal follower circuit 14 increases practically to the sum of the
ίο Spannung V, und der Spannung Vdd· Dies bedeutet daß
das an der Ausgangsklemme OL/Terhaltene Ausgangs signal
einen Pegel entsprechend der Stromquellenspannung von Vdd erhält
F i g. 2 veranschaulicht den Aufbau der dynamischen Schieberegisterschaltung im einzelnen. In Fig.2 sind
die den Teilen von F i g. 1 entsprechenden Teile mit denselben Bezugsziffern wie vorher bezeichnetίο voltage V, and the voltage Vdd · This means that the output signal received at the output terminal OL / Ter receives a level corresponding to the power source voltage of Vdd
F i g. 2 illustrates the construction of the dynamic shift register circuit in detail. In FIG. 2 the parts of FIG. 1 denotes corresponding parts with the same reference numerals as before
Gemäß F i g. 2 enthält die dynamische Schieberegisterschaltung 9 n-Kanal-MOS-Transistoren Ci bis Q* According to FIG. 2, the dynamic shift register circuit 9 contains n-channel MOS transistors Ci to Q *
a> Von diesen Transistoren sind die Transistoren Qu Qi, a> Of these transistors, the transistors Qu Qi,
die anderen Transistoren Q, und Qa vom Vrrarmungstyp sind.the other transistors Q 1 and Qa are of the low-voltage type.
tung 11. Seine Drain-Elektrode ist mit der Eingangsklemme /Λ' der Schieberegisterschaltung verbunden, während seine Gate-Elektrode zur Abnahme eines Steuer-Taktsignals Φ geschaltet istdevice 11. Its drain electrode is connected to the input terminal / Λ 'of the shift register circuit, while its gate electrode is connected to pick up a control clock signal Φ
» Die Drain-Elektrode des Transistors Q. ist an die Spannung + V& angeschlossen, während seine Source-Elektrode mit der Drain-Elektrode des Transistors Ot verbunden ist. Die Source-Elektrode des Transistors Qt liegt an einem Bezugspotential, d. h. Massepegel, und seine Gate-Elektrode ist mit der Source-Elektrode des Transistors Q, verbunden. Gate- und Source-Elektrode des Transistors Qi sind an Massepotential angeschlossen. »The drain electrode of the transistor Q. is connected to the voltage + V & , while its source electrode is connected to the drain electrode of the transistor Ot . The source electrode of the transistor Qt is connected to a reference potential, ie ground level, and its gate electrode is connected to the source electrode of the transistor Q. The gate and source electrodes of the transistor Qi are connected to ground potential.
kreis 14 des Source-Folgertyps. Die Drain-Elektrode des Transistors Qj liegt an der Spannung + Vdd, währet J seine Source-Elektrode mit der Drain-Elektrode des Transistors Q, verbunden ist. Source- und Gate-Elektrode des Transistors Q» sind zusarr.mengeschaltet. Die Gate-Elektrode des Transistors Qj ist mit der Source-Elektrode des Transistors Qj verbunden.circle 14 of the source follower type. The drain electrode of transistor Qj is situated on the voltage + Vdd, J endures its source electrode to the drain electrode of transistor Q is connected. The source and gate electrodes of the transistor Q » are connected together. The gate electrode of the transistor Qj is connected to the source electrode of the transistor Qj .
Der Transistor Qt bildet die Übertragungs-Torschaltung 13. Seine Drain-Elektrode ist mit der Source-Elektrode des Transistors Qs sowie mit der Drain-Elektrode des Transistors Qt verbunden, während seine Gate; Elektrode zur Abnahme eines Steuer Taktsignals Φ geschaltet ist.The transistor Q t forms the transmission gate circuit 13. Its drain electrode is connected to the source electrode of the transistor Qs and to the drain electrode of the transistor Qt , while its gate; Electrode for picking up a control clock signal Φ is connected.
Die Gate-Elektrode des den Kondensator C darstellenden ndrr bildenden Transistors Q, ist an die Source-Elektrode des Transistors Q1 sowie an die Drain-Elektrode des Transistors O» angeschlossen. Der Transistor Qt kann wahlweise weggelassen werden, weil — wie erwähnt — zwischen Gate- und Source-Elektrode des Transistors Q\ ein parasitärer KondensatorThe gate electrode of the capacitor C representing ndrr forming the transistor Q is connected to the source electrode of the transistor Q 1 and to the drain of T r ansistors O ". The transistor Qt can optionally be omitted because - as mentioned - a parasitic capacitor between the gate and source electrodes of the transistor Q \
M) (Kapazität) vorhander ist. Der Transistor Q, ist lediglich vorgesehen, uir das Potential an der Ausgangsklemme OUT einwandfrei auf die Stromquellenspannung + Vdd anzuheben. Drain- und Source-Elektrode des Transistors Qg sind an die Ausgangsklemme Oi/Tangeschlosf>5 sen.M) (capacity) is available. The transistor Q is only provided to properly raise the potential at the output terminal OUT to the power source voltage + V d d . The drain and source electrodes of the transistor Qg are connected to the output terminal Oi / Tangeschlosf> 5 sen.
Die Drain-Elektrode des Transistors Q\ ist mit der Spannung + V^ verbunden, während seine Source-Elektrode an der Ausgangsklemme OUT liegt. DieThe drain electrode of the transistor Q \ is connected to the voltage + V ^ , while its source electrode is connected to the output terminal OUT . the
Gate-Elektrode des Transistors Q\ ist mit der Source-F.lektrode des Transistors Q1 sowie mit der Drain-Elektrode des Transistors O% verbunden.The gate electrode of the transistor Q \ is connected to the source electrode of the transistor Q 1 and to the drain electrode of the transistor O% .
Der Transistor Q2 ist mit seiner Drain-Elektrode an die Ausgangsklemme Οί/Tund mit seiner Source-Elektrode an Masse angeschlossen. Die Gate-Elektrode des Transistors Q2 ist mit der Source-Elektrode des Transistors Q4 verbunden.The transistor Q 2 has its drain electrode connected to the output terminal Οί / T and its source electrode connected to ground. The gate electrode of the transistor Q 2 is connected to the source electrode of the transistor Q 4 .
Im folgenden ist anhand der Zeitsteuerdiagramme gemäß den Fig.3A bis 3H die Arbeitsweise der Schieberegisterschaltung gemäß F i g. 2 erläutert.In the following, with reference to the timing diagrams according to FIGS. 3A to 3H, the operation of the Shift register circuit according to FIG. 2 explained.
Der Transistor Q, bzw. die Übertragungs-Torschaltung 11 bleibt durchgeschaltet, während das steuernde Taktsignal Φ (Fig. 3A) einen hohen Pegel besitzt. Auf ähnliche Weise bleibt der Transistor Q4 bzw. die Übertragungs-Torschaltung 13 durchgeschaltet, solange das steuernde Taktsignal Φ (F i g. 3B) einen hohen Pegel besitzt Im Durchschaltzustand nehmen die Torschaltungen 11 und 13 ein Eingangssignal ab und übertragenThe transistor Q or the transmission gate circuit 11 remains switched on, while the controlling clock signal Φ (Fig. 3A) has a high level. In a similar way, the transistor Q 4 or the transmission gate circuit 13 remains switched on as long as the controlling clock signal Φ (FIG. 3B) has a high level. In the switched-on state, the gate circuits 11 and 13 take an input signal and transmit
Es sei angenommen, daß das Ausgangssignal V4 (F i g. 3G) des Transistors Q4 dynamisch auf dem hohen Pegel gehalten wird. Wenn sodann ein Hochpegel-Eingangssignal (Fig.3C) dem Transistor Q3 eingespeist wird, während der Pegel des Taktsignals Φ hoch bleibt (z. B. auf dem Wert der Spannung + Vm), liefert der Ausgang, d. h. die Source-Elektrode des Transistors Q, ein Signal V1 (F i g. 3D) eines hohen PegelsAssume that the output signal V4 (Fig. 3G) of transistor Q 4 is dynamically held high. If then a high level input signal (Fig.3C) is fed to the transistor Q 3 , while the level of the clock signal Φ remains high (z. B. at the value of the voltage + Vm), the output, ie the source of the Transistor Q, a signal V 1 (Fig. 3D) of high level
Vdd- VlhQi,Vdd- V lhQi ,
wobei V,ho 3 die Schwellenwertspannung des Transistors Qi bedeutet. Infolgedessen wird der Transistor Qx durchgeschaltet, wobei das Ausgangssignal V3 (F i g. 3F) des Signalfolgerkreises 14 auf einen hohen Pegel übergeht. Der Pegel L 1 dieses Ausgangssignals entspricht praktischwhere V, ho 3 means the threshold voltage of the transistor Qi . As a result, the transistor Q x is turned on , the output signal V3 (FIG. 3F) of the signal follower circuit 14 going high. The level L 1 of this output signal practically corresponds
VlhQJ),V lhQJ ),
wobei V,i,Qj die Schwellenwertspannung des Transistors Q 7 bedeutet.where V, i, Qj mean the threshold voltage of transistor Q 7.
Solange das steuernde Taktsignal Φ einen_hohen Pegel besitzt, besitzt das steuernde Taktsignal Φ einen niedrigen Pegel. Das Ausgangssignal V 4 (F i g. 3G) des Transistors Q4 wird daher dynamisch auf einem hohen Pegel gehalten. Der Transistor Q2 bleibt somit durchgeschaltet und das Ausgangssignal (Fig.3H) der Schieberegisterschaltung besitzt den Massepegel, während das Taktsignal Φ einen hohen Pegel besitzt Als Ergebnis wird der Kondensator Cauf nahezu den Pegel L 1 (F i g. 3F) aufgeladen, welcher praktischAs long as the controlling clock signal Φ has a high level, the controlling clock signal Φ has a low level. The output signal V 4 (FIG. 3G) of transistor Q 4 is therefore dynamically held at a high level. The transistor Q 2 thus remains switched on and the output signal (FIG. 3H) of the shift register circuit has the ground level, while the clock signal Φ has a high level. As a result, the capacitor C is charged to almost the level L 1 (FIG. 3F), which practically
entsprichtis equivalent to
Wenn ein Ausgangssignal V2 (F i g. 3E) niedrigen Pegels vom Umsetzer 12 in die Übertragungs-Torschaltung 13 eingeschrieben und aus ihr ausgelesen wird, während der Pegel des Steuer-Taktsignals Φ hoch bleibt, sperrt der Transistor Q2, wobei das Ausgangssignal an der Klemme OUT auf den hohen Pegel übergeht In diesem Fall steigt das Ausgangssignal V'3 (F i g. 3F) des Signalfolgerkreises 14 praktisch aufWhen a low level output signal V2 (FIG. 3E) from converter 12 is written into and read out from transmission gate circuit 13 while the level of control clock signal Φ remains high, transistor Q 2 turns off , with the output signal on the terminal OUT goes high. In this case, the output signal V'3 (FIG. 3F) of the signal follower circuit 14 practically rises
an Dies bedeutet, daß der Pegel des Ausgangssignals der Schieberegisterschaltung die Stromquellenspannung + Kft/übersteigt.on This means that the level of the output signal is the Shift register circuit exceeds the power source voltage + Kft /.
Wenn der Ausgangs(signal)pegel der Übertragungs-Torschaltung 11 niedrig ist, bleiben die Transistoren Qb. Ql und QX gesperrt, so daß in der Schieberegister-Schaltung keine Gleichstromstrecke vorhanden ist. Hieraus folgt, daß die Schieberegisterschaitung nur wenig Strom verbraucht. Insbesondere fließt der Gleichstrom nur während einer außerordentlich kurzen Zeit, wobei der Stromverbrauch verringert wird, wennWhen the output (signal) level of the transmission gate 11 is low, the transistors Qb remain. Ql and QX blocked, so that there is no direct current path in the shift register circuit. It follows that the shift register circuit consumes little power. In particular, the direct current flows only for an extremely short time, the power consumption being reduced when
in die Zeitkonstante t{ = Cq9 ■ Rq») wesentlich kürzer ist als die Zeitspanne 7; während welcher das Eingangssignal an die Eingangsklemme /Λ/angelegt wird.(In obiger Beziehung bedeuten Cq* die Kapazität des Transistors Qi und Rq» den Widerstandswert des Transistors Q1.) Wenn beispielsweise r etwa 300 ns beträgt, während T= 10 μδ und die Periode des Steuer-Taktsignals Φ oder Φ= 100ns betragen, wird die Zeitspanne, während welcher der Gleichstrom fließt, sehr stark verkürzt. Die Spannung V3 (F i g. 3F) bzw. die Gate-Spannungin the time constant t {= Cq 9 ■ Rq ») is significantly shorter than the time span 7; during which the input signal is applied to the input terminal / Λ /. (In the above relationship, Cq * denotes the capacitance of the transistor Qi and Rq » the resistance value of the transistor Q 1. ) For example, if r is about 300 ns, while T = 10 μδ and the period of the control clock signal Φ or Φ = 100 ns, the time span during which the direct current flows is shortened very much. The voltage V3 (FIG. 3F) or the gate voltage
V=CqI)-RqS ab. Der Pegel des Ausgangssignals (F i g. 3H) an der Ausgangsklemme OUT fällt jedoch während der halben Periode des Taktsignals Φ oder Φ in keinem Fall auf die Spannung Vm oder darunter ab, V = CqI) -RqS from. However, the level of the output signal (F i g. 3H) at the output terminal OUT does not fall to the voltage Vm or below during the half period of the clock signal Φ or Φ,
-'> wenn die Zeitkonstante t>i/f gewählt ist, mit A= Frequenz des Taktsignals Φ oder Φ\ Beispielsweise kann die Kapazität Cq* eine Größe von 1 pF besitzen, und der Widerstandswert Rq» kann 300 kß betragen, so daß die Zeitkonstante r = 300 ns beträgt und die- '> if the time constant t> i / f is selected, with A = frequency of the clock signal Φ or Φ \ For example, the capacitance Cq * can have a size of 1 pF, and the resistance value Rq » can be 300 kß, so that the Time constant r = 300 ns and the
ίο Frequenz /"bei 10 MHz liegen kann, so daß 1/A= 100 ns. In diesem Fall giltίο frequency / "can be 10 MHz, so that 1 / A = 100 ns. In this case
r( = 300ns)>l//"(=100ns),r (= 300ns)> l // "(= 100ns),
so daß der Ausgangspegel der Klemme OUT während der halben Periode des Taktsignals Φ oder Φ in keinem Fall auf die Spannung V^oder darunter abfällt.so that the output level of the terminal OUT during half the period of the clock signal Φ or Φ in no case drops to the voltage V ^ or below.
Mit der Erfindung wird somit eine dynamische Schieberegisterschaltung geschaffen, die bei vergleichsweise niedrigem Stromverbrauch ein Ausgangssignal mit einer der verwendeten Stromquellenspannung gleichen Amplitude zu liefern vermag.The invention thus creates a dynamic shift register circuit that compares with low power consumption an output signal with one of the power source voltage used capable of delivering the same amplitude.
Die Erfindung ist keineswegs auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt Beispielsweise braucht der Signalfolgerkreis 14 nicht unbedingt ein Source-Folgerkreis zu sein. An seiner Stelle kann ein beliebiger anderer Schaltkreis verwendet werden, sofern sein Ausgangssignal einem Eingangssignal nachfolgt Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform folgt der Signalfolgerkreis 14 dem Ausgangs-The invention is in no way restricted to the embodiment described above, for example the signal follower circuit 14 does not necessarily have to be a source follower circuit. In its place can be a any other circuit can be used as long as its output signal is an input signal follows In the embodiment described above, the signal follower circuit 14 follows the output
signal der Übertragungs-Torschaltung 11. Wahlweise kann er jedoch so geschaltet sein, daß er dem Ausgangssignal des Umsetzers 12 nachfolgt Weiterhin können anstelle der n-Kanal-MOS-Transistoren auch p-Kanal-MOS-Transistoren zur Bildung einer dynamisehen Schieberegisterschaltung verwendet werden. Eine aus p-Kanal-MOS-Transistoren geformte dynamische Schieberegisterschaltung entspricht bezüglich ihrer Arbeitsweise und ihrer Wirkung der vorstehend beschriebenen Ausführungsform, sofern sie mit einer μ Stromquellenspannung einer der Spannung + Vm entgegengesetzten Polarität d. h. — V1* gespeist wird.signal of the transmission gate circuit 11. Alternatively, however, it can be switched so that it follows the output signal of the converter 12. Furthermore, instead of the n-channel MOS transistors, p-channel MOS transistors can also be used to form a dynamic shift register circuit. A dynamic shift register circuit formed from p-channel MOS transistors corresponds in terms of its mode of operation and its effect to the embodiment described above, provided that it is supplied with a μ power source voltage of a polarity opposite to the voltage + Vm , ie −V 1 *.
Selbstverständlich sind dem Fachmann verschiedene weitere Änderungen und Abwandlungen möglich, ohne daß vom Rahmen der Erfindung abgewichen wird.Various other changes and modifications are of course possible for the person skilled in the art without that deviates from the scope of the invention.
Claims (1)
einer EingangskJemme/W/ einer AusgangskJemme (OUTJ,
einer an die Eingangsklemme angeschlossenen ersten Obertragtings-Torschaltungseinheit (It) zur Abnahme eines Eingangssignals und zur Übertragung desselben unter der Steuerung eines ersten Taktsignals (Φ),1. Dynamic shift register circuit, with
one input terminal / W / one output terminal (OUTJ,
a first transmission gate unit (It) connected to the input terminal for receiving an input signal and for transmitting it under the control of a first clock signal (Φ),
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